DE10221628B4 - Kraftmesssystem mit mehreren Kraftmesszellen und mit einer Schaltung zur Errechnung eines Gesamtsignals - Google Patents

Kraftmesssystem mit mehreren Kraftmesszellen und mit einer Schaltung zur Errechnung eines Gesamtsignals Download PDF

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Abstract

Kraftmesssystem mit mindestens zwei Kraftmesszellen, die Teilkräfte der zu messenden Kraft erfassen und in ein digitales Ausgangssignal umwandeln, und mit einer elektronischen Schaltung, die aus den Ausgangssignalen der mindestens zwei Kraftmesszellen ein von der Größe der zu messenden Kraft abhängiges Gesamtsignal errechnet und dieses an eine nachfolgende Elektronikeinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Datenausgabe weitergibt, dadurch gekennzeichnet; dass die elektronische Schaltung (5), die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergibt, in die Elektronik mindestens einer Kraftmesszelle (2, 2') komplett integriert ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftmesssystem mit mindestens zwei Kraftmesszellen, die Teilkräfte der zu messenden Kraft erfassen und in ein digitales Ausgangssignal umwandeln und mit einer elektronischen Schaltung, die aus den Ausgangssignalen der mindestens zwei Kraftmesszellen ein von der Größe der zu messenden Kraft abhängiges Gesamtsignal errechnet und dieses an eine nachfolgende Elektronikeinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Datenausgabe weitergibt.
  • Aus der EP 319 202 B1 ist eine Waage mit einer Vielzahl von Kraftmesszellen bekannt, bei der die elektronische Schaltung, die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit weitergibt, in einer sogenannten "junction box" untergebracht ist. Die einzelnen Kraftmesszellen sind dabei sternförmig mit der junction box verbunden und das Gesamtsignal als Ausgangssignal der junction box wird über eine getrennte Verbindungsleitung der nachfolgenden Elektronikeinheit zugeführt. Die einzelnen Kraftmesszellen können dabei eine als Analog/Digital-Wandlungseinrichtung ausgebildete elektronische Schaltung aufweisen.
  • Nachteilig bei dem bekannten Kraftmesssystem ist, dass eine gesonderte junction box einen zusätzlichen Hardware-Aufwand mit entsprechenden Kosten verursacht.
  • Weiterhin ist aus der DE 100 09 540 C2 eine Vorrichtung zur Bestimmung von Position und/oder Gewicht eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Massenkörpers, insbesondere einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person, bekannt. Die bekannte Vorrichtung verfügt über mehrere Lastsensoren, die Teile der zu messenden Gesamtlast erfassen, wobei die Ausgangssignale der Sensoren über eine Fahrwerkregeleinheit einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden. Die Fahrwerkregeleinheit ist dabei über eine Datenleitung mit der Auswerteeinrichtung verbunden, in der aus den Radlasten, insbesondere aus deren statischen Veränderungen, auf die Position und das Gewicht von im Fahrzeug vorhandenen Massenkörpern geschlossen wird. Dabei wird vorgeschlagen, die jeweiligen Radlasten in einem Speicher eines zusätzlichen Steuergerätes zu speichern, auf den die Auswerteeinrichtung zur Aufsummierung und weiteren Verarbeitung zugreifen kann.
  • Nachteilig ist auch hier, dass eine relativ aufwändige zusätzliche Hardware nötig ist.
  • Weiterhin ist aus Fabrik 2000: MMW; Fertigungskonzepte der Zukunft; das Ideenmagazin von „techno-tip" für Produktionsfachleute und Investoren; Würzburg: Vogel, 1987 bekannt, sogenannte intelligente Sensoren zur Entlastung bzw. Vereinfachung der nachfolgenden Steuersysteme einzusetzen. Dazu sind Sensoren bekannt, die eine Signalaufbereitung mit anschließendem A/D-Wandler und nachgeschalteter Signalverarbeitung und Speicherung aufweisen. Die Signale einzelner Sensoren werden dabei über ein Bus-System einem Steuerungssystem zugeführt, in dem auch die Aufsummierung der Messergebnisse unterschiedlicher Sensoren erfolgen würde.
  • Auch bei dieser bekannten Vorrichtung mit „intelligenten Sensoren" werden die Einzelergebnisse unterschiedlicher Sensoren relativ aufwändig in einer nachfolgenden Steuereinheit weiter verarbeitet.
  • Soweit die Schaltung, die das Gesamtsignal errechnet und an eine nachfolgende Elektronikeinheit weitergibt, in die nachfolgende Elektronikeinheit integriert ist, führt dies dazu, dass in der nachfolgenden Elektronikeinheit Programmteile und/oder Schaltungsteile vorhanden sind, die für die Berechnung des Gesamtsignals benötigt werden. Dadurch ist keine klare Trennung der Funktionsbereiche „Ermittlung des Messergebnisses der Kraft" einerseits und „kundenspezifische Weiterverarbeitung dieses Messergebnisses" andererseits gegeben. Diese Trennung ist beispielsweise für die Prüfbarkeit der einzelnen Schritte wichtig oder bei Fragen der Eichfähigkeit des Messergebnisses oder bei umfangreichen für verschiedene Kunden unterschiedlichen Weiterverarbeitungsalgorithmen.
  • Aus der DE 39 27 475 C2 ist eine Kraftmesssystem bekannt, bei dem Gelenke Gelenkfedern aufweisen, die mit in Brückenschaltung angeordneten Dehnmessstreifen versehen sind und damit Kraftmesssensoren bilden. Den Sensoren ist jeweils eine elektrische Signalverarbeitungseinrichtung nachgeschaltet, deren jeweiliges Ausgangssignal einer gemeinsamen Auswerteschaltung zugeleitet wird. Die Auswerteschaltung weist ebenfalls den Nachteil eines zusätzlichen Hardware-Aufwandes mit entsprechenden Kosten auf. Auch ist bei dieser Kraftmesseinrichtung eine klare Trennung des Funktionsbereiches „Ermittlung des Messergebnisses der Kraft" einerseits und „kundenspezifische Weiterverarbeitung des Messergebnisses" andererseits nicht gegeben.
  • Aus der DE 197 82 111 T1 ist ein Sitzbelegungserfassungssystem bekannt, das eine Mehrzahl von Sensoren, beispielsweise vier, aufweist. Die einzelnen Sensorsignale werden einer Signalaufbereitungseinrichtung zugeführt und an eine Elektronikeinheit mit einem Mikroprozessor weitergeleitet, welcher die Signale verarbeitet, um das Gewicht zu bestimmen. Auch bei dieser Druckschrift werden die einzelnen Sensorsignale einer Signalaufbereitungseinrichtung zugeführt, die diese an eine Elektronikeinheit mit einem Mikroprozessor weiterleitet. Dies hat ebenfalls den Nachteil, dass zum einen eine relativ aufwändige Hardware vorhanden sein muss und dass zum anderen keine klare Trennung der oben genannten Funktionsbereiche möglich ist.
  • Schließlich ist aus der DE 197 52 356 A1 ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Kräften, die auf eine Sitzgelegenheit wirken, bekannt. Diese Druckschrift betrifft einen auf Wägezellen gelagerten Fahrzeugsitz. Die erfassten Messwerte dienen der qualifizierten Auslösung von Airbags oder anderen Funktionen. Der Fachmann erhält keine Hinweise über die Aufsummierung der einzelnen Signale der Wägezellen zu einem Gesamtsignal. Auch gibt diese Druckschrift keine Hinweise auf eine klare Trennung der Funktionsbereiche „Ermittlung des Messergebnisses der Kraft" und „kundenspezifische Weiterverarbeitung des Messergebnisses".
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kraftmeßsystem der eingangs Art so weiter zu bilden, dass einerseits ein minimaler kostengünstiger Hardwareaufwand und andererseits eine klare Trennung zwischen der Ermittlung des Messergebnisses und der nachfolgenden Weiterverarbeitung dieses Messergebnisses erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die elektronische Schaltung, die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit weitergibt, in die Elektronik mindestens einer Kraftmesszelle komplett integriert ist.
  • Dadurch, dass die elektronische Schaltung komplett in eine Kraftmesszelle integriert ist, kann auf eine gesonderte junction box oder andere gesonderte Aufsummierungsschaltungen verzichtet werden. Da in den einzelnen Kraftmesszellen sowieso ein Mikroprozessor vorhanden ist, der die Analog/Digital-Wandlung, die Temperaturkompensation, etc. durchführt, muss das Programm dieses Mikroprozessors nur um das Programm zur Bildung des Gesamtsignals erweitert werden. Dies erfordert zwar manchmal einen Prozessor mit größerem Speicher, häufig reicht der vorhandene Speicherplatz jedoch für die zusätzlichen Programmteile aus, so dass durch die Integration der zusätzlichen Funktion keine oder zumindest vernachlässigbare Mehrkosten bei der Hardware anfallen. Besonders in diesem Fall ist es vorteilhaft, die elektronische Schaltung, die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit weitergibt, in jede Kraftmesszelle zu integrieren. Man erhält dadurch Gleichteile und muss bei der Konzeption, der Montage und auch beim eventuellen Austausch im Fehlerfall keine verschiedenen Kraftmesszellenarten unterscheiden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 12. Besonders ist dabei darauf hinzuweisen, dass gemäß Anspruch 9 mit einem Kraftmesssystem mit mindestens drei Kraftmesszellen, auf denen sich eine gemeinsame Wägeplattform abstützt, selbstverständlich auch eine Waage aufgebaut werden kann.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine erste Ausgestaltung des Kraftmesssystems,
  • 2 eine zweite Ausgestaltung des Kraftmesssystems,
  • 3 eine dritte Ausgestaltung des Kraftmesssystems
  • 4 eine vierte Ausgestaltung des Kraftmesssystems
  • 5 eine fünfte Ausgestaltung des Kraftmesssystems
  • 6 ein Kraftmesssystem in Form einer Waage und
  • 7 ein Kraftmesssystem in einem Kraftfahrzeugsitz.
  • In allen Ausgestaltungen ist das Kraftmesssystem mit drei Kraftmesszellen gezeichnet. Kraftmesssysteme mit zwei Kraftmesszellen oder mit vier oder mehr Kraftmesszellen sind in entsprechender Weise aufgebaut.
  • Das Kraftmesssystem in 1 besteht aus zwei normalen digitalen Kraftmesszellen 1 und einer Kraftmesszelle 2, in die die elektronische Schaltung 5, die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit 3 weitergibt, integriert ist. Die drei Kraftmesszellen sind mechanisch in bekannter Weise so in das Kraftmesssystem eingebaut, dass jede Kraftmesszelle eine Teilkraft der zu messenden Kraft erfasst und die zu messende Gesamtkraft im allgemeinen gleich der Summe der drei Teilkräfte ist. Bei einer Waage z. B. stützt sich die Wägeplattform auf den drei Kraftmesszellen ab und die Verteilung der Teilkräfte auf die drei Kraftmesszellen richtet sich nach der Lage des Wägegutes auf der Plattform; die Summe der drei Teilkräfte ist jedoch immer gleich dem Gesamtgewicht des Wägegutes. Die drei Kraftmesszellen sind über ein Bussystem 4 untereinander verbunden. An dieses Bussystem 4 ist auch die nachfolgende Elektronikeinheit 3 angeschlossen. Die beiden Kraftmesszellen 1 geben ihr digitales Ausgangssignal auf das Bussystem 4. Von dort wird es von der elektronischen Schaltung 5 in der Kraftmesszelle 2 aufgenommen und zusammen mit dem Signal der Kraftmesszelle 2 zu dem Gesamtsignal zusammengefasst. Dieses Gesamtsignal gibt die elektronische Schaltung 5 ebenfalls auf das Bussystem 4 und leitet es so zur nachfolgenden Elektronikeinheit 3 weiter. Die elektronische Schaltung 5 nimmt also bezüglich der Kommunikation der drei Kraftmesszellen untereinander die Funktion eines Masters wahr und fragt die drei Einzelwerte ab und verarbeitet sie zum Gesamtsignal. Bezüglich der Kommunikation mit der nachfolgenden Elektronikeinheit 3 ist die elektronische Schaltung 5 jedoch ein Slave, der sein Gesamtsignal auf Anforderung der nachfolgenden Elektronikeinheit 3 an diese weitergibt. Die drei Kraftmesszellen sind also zusammen mit der in die Kraftmesszelle 2 integrierten Schaltung 5 autark und können zusammen das von der Größe der zu messenden Kraft abhängige Gesamtsignal ermitteln und an die nachfolgende Elektronikeinheit 3 ausgeben. Die nachfolgende Elektronikeinheit 3 muss dann nur noch – je nach Anwendungsfall – die Datenausgabe/Datenanzeige oder die kundenspezifische Weiterverarbeitung übernehmen.
  • Bei der Entwicklung und Erprobung des Kraftmesssystems ist dadurch eine klare Trennung der Zuständigkeiten gegeben: Der Messsystemhersteller ist für die Kraftmesszellen 1 und 2 sowie für die elektronische Schaltung 5 und die interne Kommunikation zwischen den Kraftmesszellen zuständig und gibt das fertige Gesamtsignal als Größe für die zu messende Kraft an die nachfolgende Elektronikeinheit 3 weiter, die dann ganz in die Zuständigkeit des Anwenders fällt.
  • Die in der Figur gestrichelt eingezeichnete Trennung zwischen der eigentlichen Kraftmesszelle 2 und der elektronischen Schaltung 5 ist selbstverständlich nur eine zeichnerische Darstellung der verschiedenen Funktionen. Im allgemeinen wird ein und derselbe Mikroprozessor beide Funktionen wahrnehmen: Sowohl die für die eigentliche Kraftmesszelle notwendigen Funktionen, wie z. B. die Steuerung der Analog/Digital-Wandlung, die Temperaturkompensation, die Skalierung etc., als auch die Rechen- und Steuerfunktionen der elektronischen Schaltung 5, die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit 3 weitergibt. In vielen Fällen wird der sowieso in der Kraftmesszelle vorhandenen Mikroprozessor so leistungsfähig sein, dass er ohne Hardware-Erweiterung diese Zusatzaufgaben mit übernehmen kann; die Kraftmesszellen 1 und 2 unterscheiden sich in diesem Fall hardwaremäßig nicht, in den Kraftmesszellen 2 ist nur ein umfangreicheres Programm gespeichert. Es kann aber auch sein, dass der Mikroprozessor in der Kraftmesszelle 2 eine Nummer größer sein muss oder einen größeren Speicherbereich enthält oder durch einen zusätzlichen Speicherbaustein erweitert ist.
  • Eine zweite Ausgestaltung des Kraftmesssystems ist in 2 gezeigt. Gleiche Teile wie in der ersten Ausgestaltung gemäß 1 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch mal erläutert – dasselbe gilt auch für die folgenden Figuren. In 2 gibt es zwei Kraftmesszellen 2, die die elektronische Schaltung 5 enthalten und nur eine Kraftmesszelle ohne die elektronische Schaltung 5. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Gesamtsignal von zwei verschiedenen elektronischen Schaltungen 5 errechnet werden kann. Bei zeitlich veränderlichen Kräften ist dabei durch bekannte Synchronisationsmechanismen dafür zu sorgen, dass die beiden elektronischen Schaltungen 5 zur Berechnung zeitidentisch erfasste Eingangsdaten verwenden. Die beiden Ergebnisse können dann miteinander verglichen werden und bei Nichtübereinstimmung erfolgt eine Fehlermeldung. Dieser Vergleich und die evtl. Generierung einer Fehlermeldung erfolgt ebenfalls innerhalb der elektronischen Schaltung 5. Durch diese doppelte Berechnung kann eine Funktionsfehlererkennbarkeit gewährleistet werden, wie sie z. T. für die Eichfähigkeit des Gesamtsignales gefordert wird.
  • Eine dritte Ausgestaltung des Kraftmesssystems ist in 3 gezeigt. In dieser Ausgestaltung sind drei Schaltungen 5, die das Gesamtsignal errechnen und an die nachfolgende Elektronikeinheit 3 weitergeben, vorhanden. Dies ist einmal unter dem Gesichtspunkt der Benutzung von Gleichteilen vorteilhaft, da nur noch eine Sorte von Kraftmesszellen benötigt wird. Mit drei elektronischen Schaltungen 5 ist aber auch eine verbesserte Funktionsfehlererkennbarkeit möglich: Die drei berechneten Gesamtsignale können miteinander verglichen werden und bei Übereinstimmung wird das Ergebnis normal ausgegeben. Stimmen noch zwei Gesamtsignale überein und das dritte Gesamtsignal weicht ab, so kann das mehrheitliche Gesamtsignal ausgegeben werden und gleichzeitig ein Signal ausgegeben werden, dass eine Wartung/Reparatur erforderlich ist. Und nur wenn alle drei Gesamtsignale verschieden sind, muss eine Fehlermeldung ohne Ergebnisausgabe erfolgen.
  • Die Ausgestaltung gemäß 3 ist aber auch unter dem alleinigen Gesichtspunkt der Gleichteile vorteilhaft, besonders wenn die Kraftmesszellen 1 und 2 hardwaremäßig sowieso identisch sind. Durch geeignete Mittel, wie z. B. Steckerkodierung, Auswahlschalter oder Parametrierung im Festwertspeicher, ist dann eine elektronische Schaltung 5 auszuwählen, die aktiv ist, während die beiden anderen elektronischen Schaltungen 5 inaktiv bleiben und höchsten dann aktiviert werden, falls die erste elektronische Schaltung 5 ausfällt.
  • In 4 ist eine vierte Ausgestaltung des Kraftmesssystems gezeigt. In dieser Ausgestaltung ist die nachfolgende Elektronikeinheit 3 nicht an das Bussystem 4 angeschlossen, sondern über einen besonderen Stecker 6, der sich an der Kraftmesszelle 2', die die elektronische Schaltung 5 enthält, befindet. Dadurch dient das Bussystem 4 nur der internen Kommunikation der Kraftmesszellen 1 und 2' und ist hardwaremäßig getrennt von der Verbindung 7 zur nachfolgenden Elektronikeinheit 3.
  • Die in 5 dargestellte fünfte Ausgestaltung des Kraftmesssystems ähnelt der Ausgestaltung gemäß 4, sie beinhaltet nur drei gleiche Kraftmesszellen 2', die alle die Schaltung 5 und den Stecker 6 enthalten. Die nachfolgende Elektronikeinheit 3 kann dann an eine beliebige Kraftmesszelle angeschlossen werden. – Dies ist in 5 durch die Verbindung 7 und die gestrichelt gezeichneten weiteren Verbindungen 7' angedeutet. Die elektronische Schaltung 5, die in der Kraftmesszelle 2' vorhanden ist, an der die nachfolgende Elektronikeinheit 3 angeschlossen wird, wird dann automatisch aktiv, während die anderen beiden Schaltungen 5 inaktiv verbleiben. Bei der Montage des Kraftmesssystems kann dann die geometrisch am günstigsten liegende Kraftmesszelle 2' benutzt werden. Bei einer Wartung kann außerdem die nachfolgende Elektronikeinheit 3 nacheinander an alle drei Kraftmesszellen angeschlossen werden und so die einwandfreie Funktion der elektronischen Schaltung 5 überprüft werden. – Soll diese Funktionsprüfung jedoch dauernd erfolgen, so ist selbstverständlich die Ausgestaltung gemäß 3 günstiger.
  • In 6 ist eine Waage 11 gezeigt, die ein Kraftmesssystem mit vier Kraftmesszellen enthält. Die Waage besteht aus einem Unterbau 12, der im Inneren vier Kraftmesszellen enthält, die gemeinsam die Wägeplattform 13 stützen. Waagen dieser Art sind allgemein bekannt, sodass sie hier in ihrem mechanischem Aufbau nicht näher erläutert werden müssen. Die einzelnen Kraftmesszellen, ihre gegenseitige Verbindung und die Elektronik ist dabei gemäß einer der 1–5 aufgebaut.
  • In 7 ist als zweites Anwendungsbeispiel ein Sitz 21 gezeigt, wie er beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingebaut wird. Der Sitz 21 besteht aus einer Sitzfläche 22 und einer Rückenlehne 23. Unterhalb der Sitzfläche 22 sind vier vertikale Laschen 24 angebracht, von denen in der Seitenansicht in 7 zwei erkennbar sind. Den Laschen 24 gegenüber befinden sich Laschen 25, die an einem Gestell 26 am Fahrzeugboden 27 befestigt sind. Zwischen den gestellfesten Laschen 25 und den mit der Sitzfläche verbundenen Laschen 24 befinden sich insgesamt vier Kraftmesszellen, von denen in 7 die Befestigungsbolzen 28 von zweien erkennbar sind. Die vier Kraftmesszellen liefern dann ein Gesamtsignal, das dem Gewicht des Sitzes und der darauf sitzenden Person entspricht. Die Verbindung der vier Kraftmesszellen erfolgt dabei entsprechend einer der 1–5. Da das Gewicht des Sitzes allein bekannt ist, kann aus dem Gesamtgewicht das Gewicht der Person auf dem Sitz hergeleitet werden. Dieser Wert kann z. B. zur Steuerung der verschiedenen Stufen der Auslösung eines Airbags genutzt werden: Bei einer schweren Person wird im Falle eines Crashs der Airbag voll ausgelöst; bei einer leichten Person bzw. bei einem Kind wird der Airbag nur z. T. bzw. vermindert ausgelöst oder ganz abgeschaltet.
  • Wird bei dem Kraftmesssystem für einen Sitz gemäß 7 nicht nur das Summensignal der vier Kraftmesszellen gebildet, sondern auch das Verhältnis der Einzelsignale der einzelnen Kraftmesszellen im Verhältnis zum Gesamt-/Summensignal, so kann daraus in bekannter Weise die Lage des Schwerpunktes der Person auf dem Sitz hergeleitet werden. Dieses Schwerpunktsignal kann dann bei Kraftfahrzeugen mit mehreren Airbags dazu herangezogen werden, die Stärke der Auslösung der einzelnen Airbags zu steuern oder z. B. bei Erkennung einer stark vorgebeugten Sitzposition die Auslösung des Frontairbags zu verhindern.
  • In gleicher Weise kann auch bei der Waage gemäß 6 aus den Einzelsignalen der einzelnen Kraftmesszellen die Lage des Schwerpunktes des Wägegutes hergeleitet werden, sodass die Waage 11 nicht nur zur Gewichtsbestimmung, sondern auch zur Schwerpunktsbestimmung benutzt werden kann.
  • Für besondere Anwendungsfälle ist es selbstverständlich auch möglich, dass die nachfolgende Elektronikeinheit 3 auf die Ausgangssignale der einzelnen Kraftmesszellen zurückgreift. Dies bereitet besonders in den Ausgestaltungen 1 bis 3 kein Problem, da die gesamte Kommunikation über das gemeinsame Bussystem 4 erfolgt.

Claims (12)

  1. Kraftmesssystem mit mindestens zwei Kraftmesszellen, die Teilkräfte der zu messenden Kraft erfassen und in ein digitales Ausgangssignal umwandeln, und mit einer elektronischen Schaltung, die aus den Ausgangssignalen der mindestens zwei Kraftmesszellen ein von der Größe der zu messenden Kraft abhängiges Gesamtsignal errechnet und dieses an eine nachfolgende Elektronikeinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Datenausgabe weitergibt, dadurch gekennzeichnet; dass die elektronische Schaltung (5), die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergibt, in die Elektronik mindestens einer Kraftmesszelle (2, 2') komplett integriert ist.
  2. Kraftmesssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (5), die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende (4) Elektronikeinheit (3) weitergibt, in jeder Kraftmesszelle (2, 2') integriert ist.
  3. Kraftmesssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kraftmesszellen (1, 2) über ein Bussystem (4) miteinander verbunden sind.
  4. Kraftmesssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende Elektronikeinheit (3) ebenfalls an das Bussystem (4) angeschlossen ist.
  5. Kraftmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung, welche der verschiedenen vorhandenen elektronischen Schaltungen (5), die das Gesamtsignal errechnen und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergeben, wirklich benutzt wird, durch Steckerkodierung, Auswahlschalter oder Parametrierung im Festwertspeicher erfolgt.
  6. Kraftmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der vorhandenen elektronischen Schaltungen (5), die das Gesamtsignal errechnen und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergeben, benutzt werden und dass die mindestens zwei errechneten Gesamtsignale miteinander verglichen werden und bei Nichtübereinstimmung ein Fehlersignal ausgegeben wird.
  7. Kraftmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei der vorhandenen elektronischen Schaltungen (5), die das Gesamtsignal errechnen und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergeben, benutzt werden und dass die mindestens drei errechneten Gesamtsignale miteinander verglichen werden und nur dann ausgegeben werden, wenn mindestens zwei übereinstimmen.
  8. Kraftmesssystem nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kraftmesszellen (2') einen zusätzlichen Anschluss (6) für die nachfolgende Elektronikeinheit (3) aufweist.
  9. Kraftmesssystem nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei Kraftmesszellen (1, 2, 2') umfasst, auf denen sich eine gemeinsame Wägeplattform abstützt.
  10. Kraftmesssystem nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei Kraftmesszellen (1, 2, 2') umfasst und für die Erfassung der Belastung eines Sitzes (21) eingesetzt wird.
  11. Kraftmesssystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (5), die das Gesamtsignal errechnet und an die nachfolgende Elektronikeinheit (3) weitergibt, zusätzlich weitere Parameter errechnet.
  12. Kraftmesssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher weiterer Parameter, die Lage des Schwerpunktes oder der Angriffspunkt der zu messenden Kraft errechnet wird.
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EP03727379A EP1506380B1 (de) 2002-05-15 2003-04-26 Kraftmesssystem mit mehreren kraftmesszellen und mit einer schaltung zur errechnung eines gesamtsignals
JP2004505647A JP4439392B2 (ja) 2002-05-15 2003-04-26 数個の力計測セルおよび合計信号を計算する回路を備える力計測システム
PCT/EP2003/004385 WO2003098169A1 (de) 2002-05-15 2003-04-26 Kraftmesssystem mit mehreren kraftmesszellen und mit einer schaltung zur errechnung eines gesamtsignals
US10/985,980 US7211748B2 (en) 2002-05-15 2004-11-12 Force measuring system having several force-measuring cells and a circuit calculating a total signal

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007006296A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Bizerba Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Kraftcharakterisierung und Sensorsystem

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006022110B4 (de) * 2006-05-11 2010-05-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Sensorabweichung mindestens eines Sensors von zumindest zwei Sensoren
DE102006041836B4 (de) * 2006-09-04 2009-04-02 Wipotec Wiege- Und Positioniersysteme Gmbh Wägevorrichtung, insbesondere Wägezelle für eine Verbundwaage
CA2689918A1 (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Loadsense Technologies Corporation A portable modular scale system
JP2010527856A (ja) * 2007-05-29 2010-08-19 ロードセンス テクノロジーズ コーポレイション 重量計付きパレット
ES2574818T3 (es) * 2007-06-07 2016-06-22 Mettler-Toledo Gmbh Dispositivo múltiple de medición de fuerzas, módulos de medición de fuerza y procedimiento para la vigilancia de estado
JP4847412B2 (ja) * 2007-08-06 2011-12-28 鎌長製衡株式会社 重量測定装置
EP2042839A1 (de) * 2007-09-25 2009-04-01 Mettler-Toledo AG Verfahren zur Messwertübertragung in einer Mehrfach-Kraftmessvorrichtung, Mehrfach-Kraftmessvorrichtung und Kraftmessmodul
DE102007058919B4 (de) * 2007-12-05 2010-07-22 Sartorius Ag Wägevorrichtung mit einer Mehrzahl digitaler Wägezellen, Wägezelle und Verfahren
JP4797080B2 (ja) * 2009-04-03 2011-10-19 株式会社タニタ 重量計
US9638756B2 (en) * 2012-12-11 2017-05-02 Honeywell International Inc. Load cell residual fatigue life estimation system and method
US10260933B2 (en) * 2015-06-30 2019-04-16 Stryker Corporation Person support apparatuses with load cell error detection
US10260934B2 (en) 2016-02-10 2019-04-16 Riyaz Esmail Portable scale system
US10065651B2 (en) 2016-05-10 2018-09-04 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device and method for determining a state of a driver
WO2018178023A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Inventio Ag Elevator car load measurement system and method for determining a load of an elevator car
CN108692801B (zh) * 2017-04-12 2022-01-28 梅特勒-托利多(常州)精密仪器有限公司 称重测量***及计量***
CN112710377A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 梅特勒-托利多(常州)精密仪器有限公司 动态称重设备
US11709091B2 (en) * 2020-04-24 2023-07-25 Truthio, LLC Remote monitoring of vehicle scale for failure prediction
CN111928933A (zh) * 2020-06-22 2020-11-13 赛摩智能科技集团股份有限公司 一种组合式称重装置和称重方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927475C2 (de) * 1989-08-19 1991-10-02 Gtm Gassmann Theiss Messtechnik Gmbh, 6104 Seeheim-Jugenheim, De
EP0319202B1 (de) * 1987-11-30 1993-03-31 Mettler-Toledo, Inc. Waage mit mehreren Lastzellen und Ausgleich
DE19752356A1 (de) * 1997-11-26 1999-05-27 Rene Baltus Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Kräften, die auf einen Fahrzeugsitz wirken
DE19782111T1 (de) * 1996-11-22 1999-12-23 Breed Automotive Tech Sitzbelegungserfassungssystem
DE10009540C2 (de) * 2000-02-29 2001-12-13 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Position und/oder des Gewichts eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Massenkörpers, insbesondere einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6689962B2 (en) * 1995-06-07 2004-02-10 Automotive Technologies International, Inc Weight measuring system and method used with a spring system of a seat
US4502555A (en) * 1983-09-16 1985-03-05 Mcdonnell Douglas Corporation Portable weighing system for aircraft
US4815547A (en) * 1987-11-30 1989-03-28 Toledo Scale Corporation Load cell
US5004058A (en) * 1990-03-27 1991-04-02 Cardinal Scale Manufacturing Company Weigh scale using multiple digital load cells
US6242701B1 (en) * 1995-06-07 2001-06-05 Automotive Technologies International, Inc. Apparatus and method for measuring weight of an occupying item of a seat
US5623128A (en) * 1994-03-01 1997-04-22 Mettler-Toledo, Inc. Load cell with modular calibration components
DE4417228A1 (de) * 1994-05-17 1995-11-23 Michael Dr Altwein Dehnungsmeßstreifen-Meßanordnung, Verwendung derselben und Modulationsverstärker für derartige Meßanordnungen
US5841077A (en) * 1995-12-01 1998-11-24 Kolaci; Rudolph J. Digital load cell assembly
US5750937A (en) * 1996-03-07 1998-05-12 Weigh-Tronix, Inc. Multi-load cell force sensing apparatus
KR20010031876A (ko) * 1997-11-12 2001-04-16 웰스 러셀 씨 차량 좌석 착석 승객의 중량과 위치를 결정하는 방법 및시스템
US6250671B1 (en) * 1999-08-16 2001-06-26 Cts Corporation Vehicle occupant position detector and airbag control system
US6282473B1 (en) * 1999-12-07 2001-08-28 Trw Vehicle Safety Systems Inc. System and method for controlling a vehicle occupant protection device
US6576849B2 (en) * 2000-12-01 2003-06-10 Mettler-Toledo, Inc. Load cell diagnostics and failure prediction weighing apparatus and process
US6919516B2 (en) * 2002-01-08 2005-07-19 Mettler-Toledo RF multiple load cell scale
US7308347B2 (en) * 2003-07-14 2007-12-11 Delphi Technologies, Inc. Frame-based occupant weight estimation apparatus having compliant load transfer mechanism

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0319202B1 (de) * 1987-11-30 1993-03-31 Mettler-Toledo, Inc. Waage mit mehreren Lastzellen und Ausgleich
DE3927475C2 (de) * 1989-08-19 1991-10-02 Gtm Gassmann Theiss Messtechnik Gmbh, 6104 Seeheim-Jugenheim, De
DE19782111T1 (de) * 1996-11-22 1999-12-23 Breed Automotive Tech Sitzbelegungserfassungssystem
DE19752356A1 (de) * 1997-11-26 1999-05-27 Rene Baltus Verfahren zur Erfassung und Auswertung von Kräften, die auf einen Fahrzeugsitz wirken
DE10009540C2 (de) * 2000-02-29 2001-12-13 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Position und/oder des Gewichts eines in einem Kraftfahrzeug befindlichen Massenkörpers, insbesondere einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fabrik 2000, MMW, Fertigungskonzepte der Zukunft, das Ideenmagazin v. "techno-tip"/ Produktionsfachleute u. Investoren, Würzburg 1987 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007006296A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Bizerba Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Kraftcharakterisierung und Sensorsystem

Also Published As

Publication number Publication date
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